CN109923667B - 半导体装置、以及电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
半导体装置,包括:模块基板;第一输入布线,在配置于模块基板的上端面的同时,具有沿模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与第一边邻接的第二边延伸并且一端与第一部分的一端相连接的第二部分;第一输入端子,配置在第二部分的另一端上,并且与第一输入布线电气连接;第一至第四晶体管;第一以及第二输出端子;第二输入布线,配置于模块基板的上端面,并且靠近与模块基板的第一边相对且与第二边邻接的第四边;第二输入端子;以及模块用封装构件,对模块基板的上端面进行封装。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置、以及电力转换装置。
背景技术
以往,在被作为便携式发电机使用的发电机中,通常是通过发动机驱动来使交流发电机(Alternator)产生交流电压,然后将产生出的交流电压通过整流电路进行整流以及通过电解电容器进行平滑后转换为直流电压,最后再将转换后的直流电压利用半导体装置(模块)转换成交流电压。
在上述发电机中,是将包含该半导体装置的电子部件收纳在用于收纳壳体(Case)中对其进行树脂封装后作为电力转换装置来运用。
并且,作为这样的电力转换装置,既有考虑到热设计的余量从而抑制流通各电子部件的电流不平衡的例子(例如,特开2017-17911号公报),又有考虑到因荷载应力导致的损坏及端子脱落从而将半导体装置的尺寸小型化的例子(例如,参照特开2017-5043)。
然而,在上述以往的电力转换装置中,并没有充分探讨过如何在考虑进行电力转换的该半导体装置的输入输出的电流流路的基础上,同时使该半导体装置小型化这一课题。
因而,本发明的目的是提供一种半导体装置,其能够在优化输入输出的电流流路的同时,谋求尺寸的缩小。
发明内容
本发明的一种形态所涉及的半导体装置,将被输入的电压进行转换后进行输出,其特征在于,包括:
模块基板;
第一输入布线,在配置于所述模块基板的上端面的同时,具有沿所述模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与所述第一边邻接的第二边延伸并且一端与所述第一部分的一端相连接的第二部分;
第一输入端子,配置在所述第二部分的另一端上,并且与所述第一输入布线电气连接;
第一晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的一端侧;
第二晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的另一端侧;
第一电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即与所述第一输入布线的所述第一部分的一端以及所述第二部分相连接的第一基板区域上;
第二电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即在与所述第二边相对的第三边侧与所述第一基板区域邻接接的第二基板区域上;
第三晶体管,配置在所述第一电力布线上;
第四晶体管,配置在所述第二电力布线上;
第一输出端子,配置在所述第一电力布线上,并且在所述第一电力布线上电气连接;
第二输出端子,配置在所述第二电力布线上,并且在所述第二电力布线上电气连接;
第二输入布线,配置于所述模块基板的上端面,并且靠近与所述模块基板的所述第一边相对且与所述第二边邻接的第四边;
第二输入端子,配置在所述第二输入布线上,并且与所述第二输入布线电气连接;以及
模块用封装构件,对所述模块基板的上端面进行封装。
在所述半导体装置中,进一步包括:
第一控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第一晶体管的控制电极相连接;
第二控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第二晶体管的控制电极相连接;
第一控制端子,配置在所述第一控制布线的另一端上从而使其位于比所述第一晶体管更靠近所述第二边一侧的位置上,并且与所述第一控制布线电气连接;以及
第一控制端子,配置在所述第二控制布线的另一端上从而使其位于比所述第二晶体管更靠近所述第三边一侧的位置上,并且与所述第二控制布线电气连接。
在所述半导体装置中,进一步包括:
第三控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第三晶体管的控制电极相连接;
第四控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第四晶体管的控制电极相连接;
第三控制端子,配置在所述第三控制布线的另一端上从而使其位于比所述第三晶体管更靠近所述第二边一侧的位置上,并且与所述第三控制布线电气连接;以及
第四控制端子,配置在所述第四控制布线的另一端上从而使其位于比所述第四晶体管更靠近所述第三边一侧的位置上,并且与所述第四控制布线电气连接。
在所述半导体装置中,
所述第一输入布线的所述第二部分的另一端靠近所述模块基板的所述第二边与所述第四边的交点。
在所述半导体装置中,
所述第一输出端子与所述第二输出端子被配置为在所述第一边的方向上相互靠近。
在所述半导体装置中,
所述第一控制端子与所述第三控制端子沿所述第一输入布线的所述第二部分配置,
所述第二控制端子与所述第四控制端子沿所述模块基板的所述第三边配置。
在所述半导体装置中,
所述第一输入布线的所述第一部分的宽度比所述第一输入布线的所述第二部分的宽度更宽。
在所述半导体装置中,
所述模块基板的所述第一输入布线的宽度比配置于所述模块基板的上方的布线基板的宽度更宽。
在所述半导体装置中,
所述第二输入布线被配置为靠近所述模块基板的所述第四边的中央。
在所述半导体装置中,
所述第一输入布线具有L字形状。
在所述半导体装置中,
所述第一晶体管为第一高端晶体管,其漏极与所述第一输入布线电气连接,其源极与所述第一电力布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第一控制布线电气连接,
所述第二晶体管为第二高端晶体管,其漏极与所述第一输入布线电气连接,其源极与所述第二电力布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第二控制布线电气连接,
所述第三晶体管为第一低端晶体管,其漏极与所述第一电力布线电气连接,其源极与所述第二输入布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第三控制布线电气连接,
所述第四晶体管为第二低端晶体管,其漏极与所述第二电力布线电气连接,其源极与所述第二输入布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第四控制布线电气连接。
在所述半导体装置中,进一步包括:
将所述模块基板的周围包围的模块壳(Case)。
在所述半导体装置中,
所述第一输入布线的所述第一部分延伸的方向与所述第二部分延伸的方向相垂直。
在所述半导体装置中,进一步包括:
第三电力布线,配置在所述模块基板的上端面,并且与所述模块基板的所述第二输入布线的所述第二边一侧相邻接;
第四电力布线,配置在所述模块基板的上端面,并且与所述模块基板的所述第二输入布线的所述第三边一侧相邻接;
第一电阻,将所述第二输入布线与所述第三电力布线电气连接;以及
第二电阻,将所述第二输入布线与所述第四电力布线电气连接,
所述第三晶体管的源极经由所述第三电力布线以及所述第一电阻与所述第二输入布线电气连接,
所述第四晶体管的源极经由所述第四电力布线以及所述第二电阻与所述第二输入布线电气连接。
本发明的一种形态所涉及的电力转装置,将对输入电压进行电力转换后的输出电压进行输出,其特征在于,包括:
收纳壳(Case),具有第一面以及所述第一面的相反一侧的第二面;
布线基板,配置在所述收纳壳内,并且具有与所述收纳壳的所述第一面相对的第三面以及所述第三面的相反一侧的第四面;
整流模块,配置在所述收纳壳的所述第一面上的第一壳区域上,并且与所述布线基板电气连接,对所述输入电压进行整流后进行输出;
半导体装置,在所述收纳壳的所述第一面上的第二壳区域上与所述整流模块邻接配置,并且与所述布线基板电气连接,将所述整流模块整流后的电压进行转换后进行输出;
电抗器(Reactor),在所述收纳壳的所述第一面上的第三区域上与所述半导体装置邻接配置,并且与所述布线基板电气连接,将半导体装置输出的电压调整后进行输出;
控制部,配置在所述布线基板的所述第四面上,对所述整流模块以及半导体装置的运作进行控制;
平滑电容器(Capacitor),配置在所述布线基板的所述第四面上,并且经由所述布线基板的布线与所述整流模块的输出相连接,平滑所述整流模块输出的电压;
噪声滤波器(Noise filter),配置在所述布线基板的所述第四面上,并且经由所述布线基板的布线与包含所述电抗器的LC滤波器的输出相连接,对所述LC滤波器输出的电压进行过滤(Filtering)后进行输出;以及
第一封装构件,在所述收纳壳的所述第一面上将所述整流模块、半导体装置、以及电抗器封装的同时,将所述布线基板、以及所述布线基板的所述第四面上的所述控制部、平滑电容器、以及噪声滤波器封装,
其中,所述半导体装置包括:
模块基板;
第一输入布线,在配置于所述模块基板的上端面的同时,具有沿所述模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与所述第一边邻接的第二边延伸并且一端与所述第一部分的一端相连接的第二部分;
第一输入端子,配置在所述第二部分的另一端上,并且与所述第一输入布线电气连接;
第一晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的一端侧;
第二晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的另一端侧;
第一电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即与所述第一输入布线的所述第一部分的一端以及所述第二部分相连接的第一基板区域上;
第二电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即在与所述第二边相对的第三边侧与所述第一基板区域邻接接的第二基板区域上;
第三晶体管,配置在所述第一电力布线上;
第四晶体管,配置在所述第二电力布线上;
第一输出端子,配置在所述第一电力布线上,并且在所述第一电力布线上电气连接;
第二输出端子,配置在所述第二电力布线上,并且在所述第二电力布线上电气连接;
第二输入布线,配置于所述模块基板的上端面,并且靠近与所述模块基板的所述第一边相对且与所述第二边邻接的第四边;
第二输入端子,配置在所述第二输入布线上,并且与所述第二输入布线电气连接;以及
模块用封装构件,将所述模块基板的上端面封装。
发明效果
本发明的一种形态所涉及的半导体装置,将被输入的电压进行转换后进行输出,其特征在于,包括:模块基板;第一输入布线,在配置于模块基板的上端面的同时,具有沿模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与第一边邻接的第二边延伸并且一端与第一部分的一端相连接的第二部分;第一输入端子,配置在第二部分的另一端上,并且与第一输入布线电气连接;第一晶体管,配置在第一部分上,使其位于第一部分的一端侧;第二晶体管,配置在第一部分上,使其位于第一部分的另一端侧;第一电力布线,配置在比第一输入布线更靠近模块基板的上端面的中央侧的区域,即与第一输入布线的第一部分的一端以及第二部分相连接的第一基板区域上;第二电力布线,配置在比第一输入布线更靠近模块基板的上端面的中央侧的区域,即在与第二边相对的第三边侧与第一基板区域邻接接的第二基板区域上;第三晶体管,配置在第一电力布线上;第四晶体管,配置在第二电力布线上;第一输出端子,配置在第一电力布线上,并且在第一电力布线上电气连接;第二输出端子,配置在第二电力布线上,并且在第二电力布线上电气连接;第二输入布线,配置于模块基板的上端面,并且靠近与模块基板的第一边相对且与第二边邻接的第四边;第二输入端子,配置在第二输入布线上,并且与第二输入布线电气连接;以及模块用封装构件,将模块基板的上端面封装。
像这样,在本发明的半导体装置中,在将第一至第四晶体管相互靠近配置的同时,将第一输入布线的形状配置为由沿模块基板的第一边的第一部分和沿第二边的第二部分构成的L字型,并且在将第一、第二输入端子配置在模块基板的单侧的同时,将第一、第二输出端子配置在模块基板的表面的中央附近。
通过这样,本发明的半导体装置就能够在优化输入输出的电流流路的同时,谋求尺寸的缩小。
简单附图说明
图1是适用了实施方式涉及的电力转换装置100的发电系统1000的一例构成图。
图2是展示图1所示的电力转换装置100的一例主要构成的结构图。
图3是展示图2所示的电力转换装置100的一例外观构成的上端面图。
图4是展示一例在图3所示的收纳壳H中搭载有第一至第三电子部件Y、M、R的封装前状态的斜视图。
图5是展示一例在图3所示的收纳壳H中搭载有第一至第三电子部件Y、M、R的封装前状态的上端面图。
图6是展示一例图3所示的布线基板10的上端面图。
图7是展示一例半导体装置M构成的上端面图。
图8是展示另一例半导体装置M构成的上端面图。
具体实施方式
以下,将参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明。
实施方式
发电系统1000例如图1所示,包括:发动机E;通过与发动机E连接的交流发电机(未图示)驱动的风扇X;以及将对该交流发电机输出的交流电压(输入电压VIN)进行电力转换后的交流电压(输出电压VOUT)进行输出的电力转换装置100。
在该发电系统1000中,风扇X通过驱动,将来自于外部的作为冷却风的气流A带入至发电系统1000的内部,并诱导至电力转换装置100以及发动机E的周围。通过这样,电力转换装置100以及发动机E被通过作为冷却风的气流A所冷却,由电力转换装置100以及发动机E所发出的热量就连同气流B一同被释放至外部。
这样的电力转换装置100例如图2、图3所示,包括:收纳壳H;散热片(Fin)Z;第一封装构件11;布线基板10;输入端子TIN;输出端子TOUT;第一电子部件(整流模块)Y;第二电子部件(半导体装置)M;LC滤波器(第三电子部件(电抗器)R、电容器CF1)LC;平滑电容器C;噪声滤波器F;以及控制部CON。在图2中,为了简便,只显示电力转换装置100中用于将输入电压VIN电力转换至输出端子TOUT所必需的结构,从而省略了其他的结构。另外,图3中展示的是电力转换装置100的各电子部件以及布线基板10通过第一封装构件封装后的状态。噪声滤波器F包含电容器C2F、以及第四电子部件W。
并且,例如图4至图5所示,收纳壳H具有作为该收纳壳H的内面(电子部件搭载面)的第一面(上端面)A1以及第一面A1的相反一侧的第二面A2(下端面、外面)。
该收纳壳H与散热片Z例如是通过铝材料一体成型而构成的。
另外,第一电子部件Y例如图4、图5所示,被配置在收纳壳H的第一面A1上的第一壳区域S1上。该第一电子部件Y通过运作从而成为发出热量的第一发热源。
该第一电子部件Y例如图2所示,是一个与布线基板10电气连接,并且通过控制部CON来控制的,对输入电压(交流电压)VIN进行整流后进行输出的整流电路(整流模块)。
该第一电子部件Y被不同于第一封装构件11的第二封装构件(封装树脂)模塑封装。即,整流模块Y具有不同于第一封装构件11的第二封装构件,并且整流模块Y的电路部分被该第二封装构件封装。
该第一电子部件Y例如图4、图5所示,具备输入电压VIN、整流电压、或是用于输出输入控制信号的多个端子YT。这些端子YT通过焊锡材料等与布线基板10的电极10Y电气连接(图3、图6)。
像这样,第一电子部件(整流模块)Y与布线基板10电气连接。特别是,该整流模块Y的输入(输入用端子YT、电极10Y)经由布线基板10的布线10Ya与输入端子TIN相连接,并且整流模块Y的输出(输出用端子YT、电极10Y)经由布线基板10的布线10Ca与平滑电容器C相连接(图3)。
例如图4至图5所示,配置有第一电子部件Y的第一面A1上的第一壳区域S1是被凹陷着形成在收纳壳H的第一面A1上的第一凹部S1b。
另外,第二电子部件M例如图4、图5所示,在收纳壳H的第一面A1上的第二壳区域S2上,在第一方向D1上与第一电子部件Y相邻接。该第二电子部件M通过运作从而成为发出热量的第二发热源。
该第二电子部件M例如图2所示,是与布线基板10电气连接的,并且通过控制部CON控制的,将整流电路(第一电子部件Y)整流后的电压进行转换后进行输出的半导体装置(桥式电路)。
该第二电子部件M被不同于第一封装构件11的第三封装构件(封装树脂)模塑封装。即,半导体装置M具有不同于第一封装构件11的第三封装构件(模塑用封装树脂),并且半导体装置M的电路部分被该第三封装构件(模塑用封装树脂)封装。
该第二电子部件M例如图4、图5所示,具备整流电压、交流电压、或是用于输出输入控制信号的多个端子MT。这些端子MT通过焊锡材料等与布线基板10的电极10M电气连接(图3、图6)。
像这样,第二电子部件(半导体装置)M与布线基板10电气连接。特别是,该半导体装置M的输入(输入用端子MT、电极10M)经由布线基板10的布线10Ca、10Cb与整流模块Y的输出(输出用端子MT、电极10Y)相连接,并且半导体装置M的输出(输出用端子MT、电极10M)经由布线基板10的布线10Ra与电抗器R的输入(输入用端子MT、电极10Y)相连接(图3)。
该第二电子部件(半导体装置)M运作时的单位时间发热量比第一电子部件(整流模块)Y运作时的单位时间发热量更大。
例如图4至图5所示,配置有第二电子部件M的第一面A1上的第二壳区域S2是被凹陷着形成在收纳壳H的第一面A1上的第二凹部S2b。
另外,第三电子部件R例如图4、图5所示,其在收纳壳H的第一面A1上的第三壳区域S3上,与第二电子部件(半导体装置)M在第二方向D2上相邻接。该第三电子部件R通过运作从而成为发出热量的第三发热源。
该第三电子部件R例如图2所示,是与布线基板10电气连接的,将半导体装置M输出的电压调整后(滤除高频成分)进行输出的电抗器。
该第三电子部件R例如图4、图5所示,被输入由半导体装置M输出的电压,并且具备用于将调整后的电压进行输出的多个端子RT。这些端子RT通过焊锡材料等与布线基板10的电极10Y电气连接(图3、图6)。
像这样,第三电子部件(电抗器)R与布线基板10电气连接。特别是,该电抗器R的输入(输入用端子RT、电极10R)经由布线基板10的布线10Ra与半导体装置M的输出相连接,并且电抗器R的输出(输出用端子RT、电极10R)经由布线基板10的布线10Rb以及配置在布线基板10的第四面A4上的电容器C1F与噪声滤波器F的输入相连接(图3)。
该第三电子部件(电抗器)R运作时的单位时间发热量比第一电子部件(整流模块)Y以及第二电子部件(半导体装置)M运作时的单位时间发热量小。
例如图4至图5所示,配置有第三电子部件R的第一面A1上的第三壳区域S3是被凹陷着形成在收纳壳H的第一面A1上的第三凹部S3b。
另外,第四电子部件W例如图4、图5所示,其在收纳壳H的第一面A1上的第四壳区域S4上,与第三电子部件R相邻接。该第四电子部件W是构成噪声滤波器F的绕组。
例如图4至图5所示,配置有第四电子部件W的第一面A1上的第四壳区域S4是被凹陷着形成在收纳壳H的第一面A1上的第四凹部S4b。
像这样,第一至第四电子部件Y、M、R、W沿收纳壳H的略呈矩形的第一面(内面)A1的外周(即,沿流通电流的电流流路)配置。
通过这样,就能够缩小收纳壳H用于收纳第一至第四电子部件Y、M、R、W所需的空间,从而谋求电力转换装置100尺寸的缩小。
另外,布线基板10例如图3所示,配置在收纳壳H内。该布线基板10具有与收纳壳H的第一面A1相对的第三面A3(下端面)以及第三面A3的相反一侧的第四面A4(上端面)。
该布线基板10具备多个布线10Ya、10Ca、10Cb、10Ra、10Rb、10Fa、10a、10b、以及多个电极10Y、10M、10R、10F。
输入端子TIN例如图3、图6所示,配置在布线基板10的第四面A4上。该输入端子TIN经由布线基板10的布线与整流模块(第一电子部件Y)的输入相连接。
该输入端子TIN与布线基板10相连接的部分通过第一封装构件11封装。该输入端子TIN被提供输入电压VIN。
该输入端子TIN例如图3所示,经由布线基板10的布线Ya与电极10Y电气连接。
另外,平滑电容器C例如图3、图6所示,配置在布线基板10的第四面A4上。
特别是,该平滑电容器C例如图3、图4所示,其被配置在布线基板10的第四面A4上,使得其位于与整流模块Y(第一壳区域S1)相邻接且在与电抗器R(第三壳区域S3)相反的一侧与半导体装置M(第二壳区域S2)在第二方向上邻接的区域的上方。
该平滑电容器C经由布线基板10的布线10Ca与整流模块(第一电子部件)Y的输出(输出用端子YT、电极10Y)相连接。
该平滑电容器C例如图3、图6所示,其与布线基板10相连接的部分通过第一封装构件11封装。该平滑电容器C对整流模块(第一电子部件)Y输出的电压进行平滑处理。
该平滑电容器C例如图3所示,经由布线基板10的布线10Ca与电极10Y电气连接。进一步地,该平滑电容器C例如图3所示,经由布线基板10的布线10Cb与电极10M电气连接。即,该平滑电容器C经由布线基板10的布线10Cb与半导体装置M的输入(输入用端子MT、电极10M)相连接。
另外,噪声滤波器F的电容器CF2例如图3所示,配置在布线基板10的第四面A4上。该噪声滤波器F将由第三电子部件(电抗器)R与电容器CF1构成的LC滤波器FX输出的电压进行过滤后输出至输出端子TOUT。
该噪声滤波器F的输入例如图3所示,经由布线基板10的布线10Rb以及电容器CF1与电抗器R的输出相连接。并且,该噪声滤波器F的输出还经由布线基板10的布线10Ra与输出端子TOUT电气连接。
特别是,噪声滤波器F的电容器CF2被配置在布线基板10的第四面A4上,经由布线基板10的布线10Fa与电抗器R的输出(输出用端子RT、电极10R)相连接,并且将LC滤波器FX输出的电压进行过滤后输出。
另外,输出端子TOUT例如图3、图6所示,配置在布线基板10的第四面(上端面)A4上。该输出端子TOUT与布线基板10相连接,并且其与布线基板10相连接的部分通过第一封装构件11封装。
该输出端子TOUT将有噪声滤波器F提供的电压作为输出电压VOUT进行输出。
另外,控制部CON例如图3所示,配置在布线基板10的第四面A4上。该控制部CON例如图2所示,对第一电子部件(整流模块)Y以及第二电子部件(半导体装置)M的运作进行控制。
该控制部CON如图3所示,在经由布线基板10的布线10a以及电极10Y输入输出控制信号,从而控制第一电子部件(整流模块)Y的运作。
并且,控制部CON如图3所示,在经由布线基板10的布线10b以及电极10M输入输出控制信号,从而控制第二电子部件(半导体装置)M的运作。
另外,第一封装构件11例如图3所示,在收纳壳H的第一面A1将第一至第四电子部件Y、M、R、W封装。
再有,第一封装构件11还将布线基板10以及布线基板10的第四面A4上的控制部CON、输入端子TIN的一部分、平滑电容器C的一部分、噪声滤波器F的电容器CF2的一部分、以及输出端子TOUT的一部分封装。
该第一封装构件11例如为环氧树脂等封装树脂。
另外,散热片Z例如图4所示,配置在收纳壳H的第二面(外面)A2上。
实施例一
下面,对适用于电力转换装置100的半导体装置M的具体构成例进行说明。图7是展示一例半导体装置M构成的上端面图。
如已述般,半导体装置M对经由第一输入端子(电源端子)MST以及第二输入端子(接地端子)MGT输入的电压进行转换,并将转换后的电压经由第一输出端子MO1以及第二输出端子MO2输出。
该半导体装置M例如图7所示,包括:模块基板MB;第一输入布线(电源布线)MSL;第一输入端子(电源端子)MST;第二输入布线(接地布线)MGL;第二输入端子(接地端子)MGT;第一输出端子MO1;第二输出端子MO2;第一晶体管(高端晶体管)MH1;第二晶体管(高端晶体管)MH2;第三晶体管(低端晶体管)ML1;第四晶体管(低端晶体管)ML2;第一电力布线MM1;第二电力布线MM2;第三电力布线MGL1;第四电力布线MGL2;第一控制布线MC1;第二控制布线MC2;第三控制布线MC3;第四控制布线MC4;第一控制端子MT1;第二控制端子MT2;第三控制端子MT3;第四控制端子MT4;第一电阻Q1;以及第二电阻Q2。
另外,图7中所示的第一输入端子MST、第二输入端子MGT、第一输出端子MO1、第二输出端子MO2、以及第一~第四控制端子MT1~MT4于已述的图4至图6中所示的端子MT中的任一个相对应。在图7中,省略了模块用封装构件MK。
例如,第一输入端子(电源端子)MST以及第二输入端子(接地端子)MGT经由布线基板10的布线10Cb、电极10M与图3所示的平滑电容器C的输出(分别与电源侧输出和接地侧输出)相连接。
通过这样,平滑电容器C的电压就被提供给第一输入端子MST以及第二输入端子MGT。
另外,第一输出端子MO1以及第二输出端子MO2经由布线基板10的布线10Ra与图3所示的电抗器R的输入相连接。
通过这样,由半导体装置M转换后的电压就被提供至电抗器R。
另外,控制部CON的第一~第四控制端子MT1~MT4经由布线基板10的布线10b来输入输出控制信号。
如已述般,控制部CON通过输入输出控制信号来控制半导体装置M的运作。
图7所示的模块基板MB例如为树脂基板。在该模块基板MB的下端面侧配置有散热用的板。
第一输入布线MSL例如图7所示,配置在模块基板MB的上端面上。
该第一输入布线MSL具有沿模块基板MB的第一边J1(长度方向D1)延伸的第一部分MSL1;以及沿与第一边J1相邻接的第二边J2(宽度方向D2)延伸并且一端与第一部分MSL1的一端相连接的第二部分MSL2。
该第一输入布线MSL的第二部分MSL2的另一端如图7所示,靠近模块基板MB的第二边J2与第四边J4的交点。
在图7所示的例子中,第一输入布线MSL的第一部分MSL1延伸的方向(长度方向D1)与第二部分MSL2延伸的方向(宽度方向D2)相垂直。
即,该第一输入布线MSL呈L字形状。
第一输入布线MSL的第一部分MSL1的宽度设定得比第一输入布线MSL的第二部分MSL2的宽度更宽。
特别是,模块基板MB的第一输入布线MSL的宽度设定得比配置在模块基板MB上方的布线基板10的布线的宽度更宽。
通过这样,就能够在缩小上述布线基板的布线面积的同时,使得该半导体装置能够处理大电流。即,能够谋求电力转换装置100尺寸的缩小。
第一输入端子MST例如图7所示,配置在第二部分MSL2的另一端上。该第一输入端子MST与第一输入布线MSL电气连接。
第一晶体管MH1配置在第一部分MSL1上从而使其位于第一部分MSL1的一端侧上。
该第一晶体管MH1例如图7所示,为第一高端晶体管(MOS晶体管),其漏极经由焊线等与第一输入布线(电源布线)MSL电气连接,其源极经由焊线等与第一电力布线MM1电气连接,其作为控制电极的栅极G1与第一控制布线MC1电气连接。
第一控制布线MC1配置在模块基板MB的上端面上。该第一控制布线MC1的一端经由焊线等与第一晶体管MH1的控制电极(栅极)G1电气连接。
第一控制端子MT1配置在第一控制布线MC1的另一端上,使得其位于比第一晶体管MH1更靠近第二边J2一侧的位置上。该第一控制端子MT1与第一控制布线MC1电气连接。
在图7所示的例子中,上述第一晶体管MH1在第一部分MSL1的一端侧并列配置有两个。
第二晶体管MH2配置在第一部分MSL1上,使得其位于第一部分MSL1的了另一端上。
该第二晶体管MH2例如图7所示,为第二高端晶体管(MOS晶体管),其漏极与第一输入布线(电源布线)MSL电气连接,其源极经由焊线等与第二电力布线MM2电气连接,其作为控制电极的栅极G2经由焊线等与第二控制布线MC2电气连接。
特别是,第二控制布线MC2配置在模块基板MB的上端面上。该第二控制布线MC2的一端经由焊线等与第二晶体管MH2的控制电极(栅极)G2电气连接。
另外,第二控制端子MT2配置在第二控制布线MC2的另一端上,使得其位于比第二晶体管MH2更靠近第三边J3一侧的位置上。该第二控制端子MT2与第二控制布线MC2电气连接。
在图7所示的例子中,上述第二晶体管MH2在第一部分MSL1的另一端侧并列配置有两个。
第一电路布线MM1配置在比第一输入布线MSL更靠近模块基板MB的上端面的中央侧的区域,即与第一输入布线MSL的第一部分MSL1的一端以及第二部分MSL2相连接的第一基板区域N1上。
第二电路布线MM2配置在比第一输入布线MSL更靠近模块基板MB的上端面的中央侧的区域,即在与第二边J2相对的第三边J3一侧与第一基板区域N1相邻接的第二基板区域N2上。
第三晶体管ML1配置在第一电力布线MM1上。
该第三晶体管ML1例如图7所示,为第一低端晶体管(MOS晶体管),其漏极与第一电力布线MM1电气连接,其源极经由焊线、第三电力布线MGL1、以及第一电阻Q1等与第二输入布线(接地布线)MGL电气连接,其作为控制电极的栅极G3经由焊线等与第三控制布线MC3电气连接。
特别是,第三控制布线MC3配置在模块基板MB的上端面上。该第三控制布线MC3的一端经由焊线等与第三晶体管ML1的控制电极G3电气连接。
另外,第三控制端子MT3配置在第三控制布线MC3的另一端上,使得其位于比第三晶体管ML1更靠近第二边J2一侧的位置上。该第三控制端子MT3与第三控制布线MC3电气连接。
如已述般,第一电阻Q1将第二输入布线(接地布线)MGL与第三电力布线MGL1电气连接。并且,第三晶体管ML1的源极经由第三电力布线MGL1以及第一电阻Q1与第二输入布线(接地布线)MGL电气连接。
另外,第三电路布线MGL1配置在模块基板MB的上端面上。并且,该第三电路布线MGL1与模块基板MB的第二输入布线(接地布线)MGL的第二边J2一侧相邻接。
在图7所示的例子中,上述第三晶体管ML1在第一电力布线MM1上并列配置有两个。
第四晶体管ML2配置在第二电力布线MM2上。
该第四晶体管ML2例如图7所示,为第二低端晶体管(MOS晶体管),其漏极与第二电力布线MM2电气连接,其源极经由焊线、第四电力布线MGL2、以及第二电阻Q2等与第二输入布线(接地布线)MGL电气连接,其作为控制电极的栅极G4经由焊线等与第四控制布线MC4电气连接。
特别是,第四控制布线MC4配置在模块基板MB的上端面上。该第四控制布线MC4的一端经由焊线等与第四晶体管ML2的控制电极G4电气连接。
另外,第四控制端子MT4配置在第四控制布线MC4的另一端上,使得其位于比第四晶体管ML2更靠近第三边J3一侧的位置上。该第四控制端子MT4与第四控制布线MC4电气连接。
如已述般,第二电阻Q2将第二输入布线(接地布线)MGL与第四电力布线MGL2电气连接。并且,第四晶体管ML2的源极经由第四电力布线MGL2以及第二电阻Q2与第二输入布线(接地布线)MGL电气连接。
另外,第四电路布线MGL2配置在模块基板MB的上端面上。并且,该第四电路布线MGL2与模块基板MB的第二输入布线(接地布线)MGL的第三边J3一侧相邻接。
在图7所示的例子中,上述第四晶体管ML2在第二电力布线MM2上并列配置有两个。
第一控制端子MC1与第三控制端子MC3例如图7所示,沿第一输入布线MSL的第二部分MSL2配置。
第二控制端子MC2与第四控制端子MC4例如图7所示,沿模块基板MB的第三边J3配置。
第一输出端子MO1配置在第一电力布线MM1上。该第一输出端子MO1在第一电力布线MM1上电气连接。
第二输出端子MO2配置在第二电力布线MM2上。该第二输出端子MO2在第二电力布线MM2上电气连接。
第一输出端子MO1与第二输出端子MO2被配置为在第一边J1的方向(长度方向D1)上相互靠近。
另外,第二输入布线MGL例如图7所示,配置在模块基板MB的上端面上。该第二输入布线MGL靠近与模块基板MB的第一边J1相对且与第二边J2相邻接的第四边J4。
第二输入端子MGT配置在第二输入布线MGL上。该第二输入端子MGT与第二输入布线MGL电气连接。
像这样,在半导体装置M中,第一至第四晶体管MH1、MH2、ML1、ML2被配置为相互靠近。
而且,在半导体装置M中,将第一输入布线MSL的形状配置为由沿模块基板MB的第一边J1(长度方向D1)的第一部分MSL1和沿第二边J2(宽度方向D2)的第二部分MSL2构成的L字型,并且在将与平滑电容器C的输出电气连接的第一输入端子(电源端子)MST和第二输入端子(接地端子)MGT配置在模块基板MB的单侧(第四边J4一侧)的同时,将与电抗器R的输入电气连接的第一输出端子MO1和第二输出端子MO2配置在模块基板MB的表面的中央附近。
而且,从控制部CON输入输出控制信号的第一控制端子MC1和第三控制端子MC3例如图7所示,被沿第一输入布线MSL的第二部分MSL2配置。
从控制部CON输入输出控制信号的第二控制端子MC2和第四控制端子MC4例如图7所示,被沿模块基板MB的第三边J3配置。
通过这样,半导体装置M就能够在优化输入输出的电流流路的同时,谋求尺寸的缩小。
实施例二
接下来,将参照图8对半导体装置M在实施例二中的一例构成进行说明。在图8中,虽然图示有模块用封装构件MK,并且省略了图7中所示的半导体装置M中模块基板MB上的构成,但其与已述的实施例一为同样的构成。
例如如图8所示,半导体装置M进一步包括:模块用封装构件MK;以及模块壳MZ。
该模块用封装构件MK将模块基板MB上端面与图7中所示的第一输入布线MSL;第一输入端子MST;第二输入布线MGL;第二输入端子MGT;第一输出端子MO1;第二输出端子MO2;第一晶体管MH1;第二晶体管MH2;第三晶体管ML1;第四晶体管ML2;第一电力布线MM1;第二电力布线MM2;第三电力布线MGL1;第四电力布线MGL2;第一控制布线MC1;第二控制布线MC2;第三控制布线MC3;第四控制布线MC4;第一控制端子MT1;第二控制端子MT2;第三控制端子MT3;第四控制端子MT4;第一电阻Q1;以及第二电阻Q2一同封装。
模块壳MZ例如图8所示,被配置为将模块基板MB的周围包围。通过这样,就能够更加切实地提升半导体装置M的绝缘性。
而且,根据本实施例的半导体装置M,还能够在优化输入输出的电流流路的同时,谋求尺寸的缩小。
另外,该模块壳MZ还可以根据实际需要而省略。
半导体装置M的结构与已述的实施例一以及实施例二为同样的结构。
如上述般,本发明涉及的半导体装置M将被输入的电压进行转换后进行输出,其包括:模块基板MB;第一输入布线(电源布线)MSL,在配置于模块基板MB的上端面的同时,具有沿模块基板MB的第一边J1(长度方向D1)延伸的第一部分MSL1、以及沿与第一边J1邻接的第二边J2(宽度方向D2)延伸并且一端与第一部分MSL1的一端相连接的第二部分MSL2;第一输入端子(电源端子)MST,配置在第二部分MSL2的另一端上,并且与第一输入布线MSL电气连接;第一晶体管MH1,配置在第一部分MSL1上,使其位于第一部分MSL1的一端侧;第二晶体管MH2,配置在第一部分MSL1上,使其位于第一部分MSL1的另一端侧;第一电力布线MM1,配置在比第一输入布线MSL更靠近模块基板MB的上端面的中央侧的区域,即与第一输入布线MSL的第一部分MSL1的一端以及第二部分MSL2相连接的第一基板区域上;第二电力布线MM2,配置在比第一输入布线MSL更靠近模块基板MB的上端面的中央侧的区域,即在与第二边J2相对的第三边J3侧与第一基板区域邻接接的第二基板区域上;第三晶体管ML1,配置在第一电力布线上;第四晶体管ML2,配置在第二电力布线上;第一输出端子MO1,配置在第一电力布线上,并且在第一电力布线上电气连接;第二输出端子MO2,配置在第二电力布线上,并且在第二电力布线上电气连接;第二输入布线(接地布线)MGL,配置于模块基板MB的上端面,并且靠近与模块基板MB的第一边J1相对且与第二边J2邻接的第四边J4;第二输入端子(接地端子)MGT,配置在第二输入布线MGL上,并且与第二输入布线MGL电气连接;以及模块用封装构件MK,将模块基板MB的上端面封装。
像这样,在本发明的半导体装置M中,第一至第四晶体管MH1、MH2、ML1、ML2被配置为相互靠近。
而且,在半导体装置M中,将第一输入布线MSL的形状配置为由沿模块基板MB的第一边J1(长度方向D1)的第一部分MSL1和沿第二边J2(宽度方向D2)的第二部分MSL2构成的L字型,并且在将与平滑电容器C的输出电气连接的第一输入端子(电源端子)MST和第二输入端子(接地端子)MGT配置在模块基板MB的单侧(第四边J4一侧)的同时,将与电抗器R的输入电气连接的第一输出端子MO1和第二输出端子MO2配置在模块基板MB的表面的中央附近。
通过这样,本发明的半导体装置M就能够在优化输入输出的电流流路的同时,谋求尺寸的缩小。
以上,就本发明的具体实施方式进行了说明,这些实施方式是作为举例而提示的,并没有限定发明范围的意图。这些实施方式可以被其他的各种形态所实施,并且可以在不脱离发明要旨的范围内进行种种的省略、替换、以及更改。这些实施方式或是其变形例是包含于发明范围或要旨中的,同时,也是包含于与权利要求书所记载的发明相均等的范围中的。
符号说明
100 电力转换装置
1000 发电系统
E 发动机
X 风扇
A、B 气流
H 收纳壳
Z 散热片
11 第一封装构件
10 布线基板
TIN 输入端子
TOUT 输出端子
Y 第一电子部件(整流电路、整流模块)
M 第二电子部件(桥式电路、半导体装置)
R 第三电子部件(电抗器)
W 第四电子部件
C 平滑电容器
FX LC滤波器
F 噪声滤波器
CON 控制部
CF1、CF2 电容器
10Ya、10Ca、10Cb、10Ra、10Rb、10Fa、10a、10b 布线
10Y、10M、10R、10F 电极
Claims (14)
1.一种半导体装置,将被输入的电压进行转换后进行输出,其特征在于,包括:
模块基板;
第一输入布线,在配置于所述模块基板的上端面的同时,具有沿所述模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与所述第一边邻接的第二边延伸并且一端与所述第一部分的一端相连接的第二部分;
第一输入端子,配置在所述第二部分的另一端上,并且与所述第一输入布线电气连接;
第一晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的一端侧;
第二晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的另一端侧;
第一电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即与所述第一输入布线的所述第一部分的一端以及所述第二部分相连接的第一基板区域上;
第二电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即在与所述第二边相对的第三边侧与所述第一基板区域邻接的第二基板区域上;
第三晶体管,配置在所述第一电力布线上;
第四晶体管,配置在所述第二电力布线上;
第一输出端子,配置在所述第一电力布线上,并且在所述第一电力布线上电气连接;
第二输出端子,配置在所述第二电力布线上,并且在所述第二电力布线上电气连接;
第二输入布线,配置于所述模块基板的上端面,并且靠近与所述模块基板的所述第一边相对且与所述第二边邻接的第四边;
第二输入端子,配置在所述第二输入布线上,并且与所述第二输入布线电气连接;
模块用封装构件,对所述模块基板的上端面进行封装;
第一控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第一晶体管的控制电极相连接;
第二控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第二晶体管的控制电极相连接;
第一控制端子,配置在所述第一控制布线的另一端上从而使其位于比所述第一晶体管更靠近所述第二边一侧的位置上,并且与所述第一控制布线电气连接;以及
第一控制端子,配置在所述第二控制布线的另一端上从而使其位于比所述第二晶体管更靠近所述第三边一侧的位置上,并且与所述第二控制布线电气连接。
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,进一步包括:第三控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第三晶体管的控制电极相连接;
第四控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第四晶体管的控制电极相连接;
第三控制端子,配置在所述第三控制布线的另一端上从而使其位于比所述第三晶体管更靠近所述第二边一侧的位置上,并且与所述第三控制布线电气连接;以及
第四控制端子,配置在所述第四控制布线的另一端上从而使其位于比所述第四晶体管更靠近所述第三边一侧的位置上,并且与所述第四控制布线电气连接。
3.根据权利要求2所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一输入布线的所述第二部分的另一端靠近所述模块基板的所述第二边与所述第四边的交点。
4.根据权利要求3所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一输出端子与所述第二输出端子被配置为在所述第一边的方向上相互靠近。
5.根据权利要求2所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一控制端子与所述第三控制端子沿所述第一输入布线的所述第二部分配置,
所述第二控制端子与所述第四控制端子沿所述模块基板的所述第三边配置。
6.根据权利要求3所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一输入布线的所述第一部分的宽度比所述第一输入布线的所述第二部分的宽度更宽。
7.根据权利要求6所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述模块基板的所述第一输入布线的宽度比配置于所述模块基板的上方的布线基板的宽度更宽。
8.根据权利要求6所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第二输入布线被配置为靠近所述模块基板的所述第四边的中央。
9.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一输入布线具有L字形状。
10.根据权利要求2所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一晶体管为第一高端晶体管,其漏极与所述第一输入布线电气连接,其源极与所述第一电力布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第一控制布线电气连接,
所述第二晶体管为第二高端晶体管,其漏极与所述第一输入布线电气连接,其源极与所述第二电力布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第二控制布线电气连接,
所述第三晶体管为第一低端晶体管,其漏极与所述第一电力布线电气连接,其源极与所述第二输入布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第三控制布线电气连接,
所述第四晶体管为第二低端晶体管,其漏极与所述第二电力布线电气连接,其源极与所述第二输入布线电气连接,其作为控制电极的栅极与所述第四控制布线电气连接。
11.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,进一步包括:
将所述模块基板的周围包围的模块壳。
12.根据权利要求9所述的半导体装置,其特征在于:
其中,所述第一输入布线的所述第一部分延伸的方向与所述第二部分延伸的方向相垂直。
13.根据权利要求10所述的半导体装置,其特征在于,进一步包括:
第三电力布线,配置在所述模块基板的上端面,并且与所述模块基板的所述第二输入布线的所述第二边一侧相邻接;
第四电力布线,配置在所述模块基板的上端面,并且与所述模块基板的所述第二输入布线的所述第三边一侧相邻接;
第一电阻,将所述第二输入布线与所述第三电力布线电气连接;以及
第二电阻,将所述第二输入布线与所述第四电力布线电气连接,
其中,所述第三晶体管的源极经由所述第三电力布线以及所述第一电阻与所述第二输入布线电气连接,
所述第四晶体管的源极经由所述第四电力布线以及所述第二电阻与所述第二输入布线电气连接。
14.一种电力转换装置,将对输入电压进行电力转换后的输出电压进行输出,其特征在于,包括:
收纳壳,具有第一面以及所述第一面的相反一侧的第二面;
布线基板,配置在所述收纳壳内,并且具有与所述收纳壳的所述第一面相对的第三面以及所述第三面的相反一侧的第四面;
整流模块,配置在所述收纳壳的所述第一面上的第一壳区域上,并且与所述布线基板电气连接,对所述输入电压进行整流后进行输出;
半导体装置,在所述收纳壳的所述第一面上的第二壳区域上与所述整流模块邻接配置,并且与所述布线基板电气连接,将所述整流模块整流后的电压进行转换后进行输出;
电抗器,在所述收纳壳的所述第一面上的第三区域上与所述半导体装置邻接配置,并且与所述布线基板电气连接,将半导体装置输出的电压调整后进行输出;
控制部,配置在所述布线基板的所述第四面上,对所述整流模块以及半导体装置的运作进行控制;
平滑电容器,配置在所述布线基板的所述第四面上,并且经由所述布线基板的布线与所述整流模块的输出相连接,平滑所述整流模块输出的电压;
噪声滤波器,配置在所述布线基板的所述第四面上,并且经由所述布线基板的布线与包含所述电抗器的LC滤波器的输出相连接,对所述LC滤波器输出的电压进行过滤后进行输出;以及
第一封装构件,在所述收纳壳的所述第一面上将所述整流模块、半导体装置、以及电抗器封装的同时,将所述布线基板、以及所述布线基板的所述第四面上的所述控制部、平滑电容器、以及噪声滤波器封装,
其中,所述半导体装置包括:
模块基板;
第一输入布线,在配置于所述模块基板的上端面的同时,具有沿所述模块基板的第一边延伸的第一部分、以及沿与所述第一边邻接的第二边延伸并且一端与所述第一部分的一端相连接的第二部分;
第一输入端子,配置在所述第二部分的另一端上,并且与所述第一输入布线电气连接;
第一晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的一端侧;
第二晶体管,配置在所述第一部分上,使其位于所述第一部分的另一端侧;
第一电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即与所述第一输入布线的所述第一部分的一端以及所述第二部分相连接的第一基板区域上;
第二电力布线,配置在比所述第一输入布线更靠近所述模块基板的上端面的中央侧的区域,即在与所述第二边相对的第三边侧与所述第一基板区域邻接的第二基板区域上;
第三晶体管,配置在所述第一电力布线上;
第四晶体管,配置在所述第二电力布线上;
第一输出端子,配置在所述第一电力布线上,并且在所述第一电力布线上电气连接;
第二输出端子,配置在所述第二电力布线上,并且在所述第二电力布线上电气连接;
第二输入布线,配置于所述模块基板的上端面,并且靠近与所述模块基板的所述第一边相对且与所述第二边邻接的第四边;
第二输入端子,配置在所述第二输入布线上,并且与所述第二输入布线电气连接;
模块用封装构件,将所述模块基板的上端面封装;
第一控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第一晶体管的控制电极相连接;
第二控制布线,配置在所述模块基板的上端面,并且其一端所述第二晶体管的控制电极相连接;
第一控制端子,配置在所述第一控制布线的另一端上从而使其位于比所述第一晶体管更靠近所述第二边一侧的位置上,并且与所述第一控制布线电气连接;以及
第一控制端子,配置在所述第二控制布线的另一端上从而使其位于比所述第二晶体管更靠近所述第三边一侧的位置上,并且与所述第二控制布线电气连接。
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